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Decoding the organization and regeneration of locomotor neuronal networks in tetrapods by integrating genomics, systems neuroscience, numerical modeling, and biorobotics

Descrizione del progetto

Al passo con le salamandre per studiare la locomozione nei quadrupedi

Le salamandre possono contribuire a gettare luce sulle reti neuronali di locomozione nei tetrapodi. Grazie all’integrazione della genomica, della neuroscienza dei sistemi, della modellizzazione numerica e della biorobotica, il progetto SALAMANDRA, finanziato dal CER, studierà questi anfibi dotati di zampe in grado di nuotare e camminare per svelare l’interazione tra i meccanismi centrali e periferici. Esplorerà in che modo vengono generati movimenti appropriati in risposta a vari stimoli ambientali o intrinsechi e il modo in cui tali funzioni possono essere recuperate dopo la lesione. Identificherà inoltre la riorganizzazione dei circuiti motori connessi alla rigenerazione funzionale a seguito di una lesione alla spina dorsale. Le salamandre sono organismi ideali per questo studio, non solo perché il loro sistema nervoso anatomicamente semplificato possiede le principali caratteristiche di tutti i tetrapodi, ma anche grazie alle loro capacità di rigenerazione uniche tra i vertebrati.

Obiettivo

The goals of this project are to decipher how the interplay between central and peripheral mechanisms controls locomotion in four legged animals (tetrapods) and to the delineate the reorganization of motor circuits linked to functional regeneration after spinal cord lesion. We will take advantage of the evolutionarily conserved traits of neural structures in vertebrates to address these two fundamental questions by using salamanders as model organisms. Salamanders are best suited to these aims for two main reasons: First, because they have an anatomically simplified nervous system, which yet possesses the main features of all tetrapods; second, because they have unique regeneration abilities among vertebrates and can functionally repair their spinal cord after full transection. Taking an interdisciplinary approach, we will investigate the dynamic interactions between the nervous system, the body, and its environment before and after spinal cord lesion. We will combine numerical models of locomotor neural circuits, robotics, and advanced functional analyses in genetically modified salamanders in a way that will allow us to test biological data in neuromechanical models (simulations and robots) and, conversely, to validate model-based predictions in animals. Through the concerted and tightly collaborative activities in our laboratories, implementing state of the art assays ranging from the molecular to the organism level, we expect to create a blueprint of tetrapod locomotion control: how appropriate movements are generated in response to various environmental or intrinsic stimuli, and how such function can be recovered after injury. The synergy between our groups of complementary expertise will boost scientific research at multiple levels, not only in the field of neuroscience but also in regeneration research, robotics, and numerical modeling.

Meccanismo di finanziamento

ERC-SyG - Synergy grant

Istituzione ospitante

ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE DE LAUSANNE
Contribution nette de l'UE
€ 2 993 585,00
Indirizzo
BATIMENT CE 3316 STATION 1
1015 Lausanne
Svizzera

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Regione
Schweiz/Suisse/Svizzera Région lémanique Vaud
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 993 585,00

Beneficiari (3)